- 인류의 역사와 환경 및 기후변화. 인류의 역사 지구 기후 시스템과 주요 메커니즘 산업혁명 전 ∙ 후 지구환경 및 기후변화 주요 원인.

Presentation on theme: "- 인류의 역사와 환경 및 기후변화. 인류의 역사 지구 기후 시스템과 주요 메커니즘 산업혁명 전 ∙ 후 지구환경 및 기후변화 주요 원인."— Presentation transcript:

1 - 인류의 역사와 환경 및 기후변화

2 인류의 역사 지구 기후 시스템과 주요 메커니즘 산업혁명 전 ∙ 후 지구환경 및 기후변화 주요 원인

3 인류의 역사

4 인간의 진화

5

6 ♣ 수렵채취 : 식물성 음식, 해산물 채취 ∙ 저장, 야생동물 사냥하여 식량 획득 불을 사용함으로써 환경영향 야기, 인간의 이동으로 인해 식물 및 동물의 분포도 변화 ♣ 정착생활 : 약 1 만년 전 농업 시작, 동일한 면적에서 수렵 ∙ 채취보다 500 배 이상 식량생산 가능, 인구증가에 따라 전적으로 농업의존 ♣ 농업혁명이 초래한 환경영향 1. 서식지 파괴 : 수천 종의 동식물 멸종, 기후변화, 연료부족, 홍수와 수자원 고갈 등 환경문제 초래 2. 토양침식 : 토양 훼손, 표토층 감소 3. 인구증가 : 농경사회에서는 대량의 식량 생산 가능하므로 인구조절을 하지 않음. 50 년 전부터 인구조절 시작 4. 식량 단순화 : 수렵채취인들은 다양한 음식물을 섭취 ( 고른 영양섭취, 낮은 질병발 생률 ). 체로키족은 400 종 이상의 식물성 음식들을 먹음 ♣ 산업혁명 1. 화석연료 ( 석유, 천연가스, 석탄 ) 를 사용하면서 널리 퍼지기 시작한 변화 2. 과학과 의학의 발달로 인한 급격한 인구증가 3. 도시화의 가속 4. 천연자원 사용량 증가에 따른 자원고갈 ( 화석연료, 광물 등 ) 5. 소비의 급격한 증가에 따른 쓰레기문제 초래 6. 산업공정에 의한 대기와 물 오염 ☞ 인간이 환경에 미치는 모든 영향을 가속화시킴

7 지구 기후 시스템과 주요 메커니즘

8 지구시스템

9 지구시스템 대기권수권생물권암권 대기권 기단간의 상호작용 해류의 원인 증발작용 호흡을 위한 가스 화분과 씨의 운반 풍화침식 침전의 매체 수권 수증기, 물의 공급 태양열의 저장소 해수의 혼합 심층수의 순환 생물체의 물 공급원 빙하침식 물의 공급원 생물권 호흡작용에 의한 가스의 공급 유기물에 의하여 용해된 물질의 제거 먹이사슬에 의한 상호작용 토양생성의 매체 암권 저장된 태양열의 공급 및 기단의 이동방향 조정 퇴적물의 공급원 용해물질의 공급원 광물영양소의 공급원 판구조론 지각의 이동  각 권끼리의 상호작용

10 지구의 기후시스템

11 지구의 기후시스템 - 대기권  권역별 대기 질량비 : 0.8:0.2:0.001:0.00001  구성성분 N 2 (78%), O 2 (21%), Ar(1%), H 2 O(0.04%), CO 2 (350ppm), 기타미량기체들 (Ne, He, Kr, H, O 3 등 )  온실기체 - 수증기, CO 2, CH 4, N 2 O, CFC S, O 3 등 - 소량이지만 현 기후 유지 및 변화에 중요한 역할  대기의 역할 ① 산소가 있어 동식물의 호흡 가능 ② 운석의 충돌로부터 지구 보호 ③ 온실효과 ④ 태양으로부터 오는 유해 자외선 차단 ⑤ 적도지방과 극지방의 온도차 감소  대기권에서의 공기, 물, 에너지 이동 - 산소 : 생명체 상징, 생물권에 의해 유지 - 물 : 증발과 강수과정은 설빙권과 생물권을 유지 - 에너지 : 태양에너지로써 대류 운동을 통행 이동

12 지구의 기후시스템 - 대기순환

13 지구의 기후시스템 - 수권  수권 : 지구 표면의 70% 차지, 화산에서 분출된 수증기가 강수로 지표에 내려와 현재의 바다를 형성함.  바다 : 엄청난 에너지를 저장하거나 수송하고 많은 양의 이산화탄소를 녹여 저장 바람 또는 염분 농도 및 열적 차에 의한 열염분순환 지구 기후의 조정 역할 및 기후변동의 중요한 역할  구름 : 태양복사 및 지구복사 반사 구성형태무게비 (%) 바다 얼음 지하수 호수, 강 수증기 97 2.4 0.6 0.02 0.001

14 지구의 기후시스템 - 설빙권  설빙권 : 약 20 억년전 형성, 그린랜드와 남극의 빙결지역, 대륙 빙하 및 설권, 해빙과 영구동결지역 등을 포함, 지표면의 5% 차지  설빙권의 역할 ① 높은 태양복사 반사율 ② 낮은 열 전도율 ③ 높은 열적 내구성 ④ 심해 해류 순환 ⑤ 부피 변동 시 해수면 높이를 변화시킬 수 있는 잠재력 북반구남반구 육지해양육지해양 총면적 (10 6 km 2 ) 10015449206 최저 1.5%2.8%4.9%1.4% 최고 18.2%60%5.3%7.2%

15 지구의 기후시스템 - 생물권 기체현재 지구무생물 지구 CO 2 N 2 O 2 Ar CH 4 0.03% 79% 21% 1% 1.7ppm 98.0% 1.9% 0% 0.1% 0%  생물권 : 기후시스템에서 절대적으로 다른 계에 의존 ( 지권, 대기권, 수권의 적절한 환경 하에서만 존재 가능 )  약 35 억년 전부터 기후시스템의 한 부분으로 작용  화산활동 → 수증기 분출 → 바다형성 → 원시생명체 출현 → 광합성에 의해 산소 배출 → 오존층 형성 → 생명체 진화 → 생체활동을 통하여 기후시스템 변화  생물권의 역할 ① 지표면 기온 유지 ② 대기 구성성분 유지 ③ 증산작용을 통하여 토양 속의 수분을 대기로 퍼 올리는 펌프역할

16 지구의 기후시스템 - 지권  지권 : 기후시스템의 근본인 암석과 토양, 가장 느리게 변화하는 영역 대륙은 대기 운동에 해저 지형은 해수의 이동에 영향을 줌  지권의 역할 ① 화산활동 – 분출된 먼지 층 태양복사를 반사시켜 지표면 냉각 ② 대기 순환과 물 순환의 일부분 담당 ③ 토양 속의 수분증발을 통하여 지표면 냉각 ④ 지역 강수의 주요 공급원 ⑤ 토양의 열전도율에 영향

17 지구의 기후시스템

18 지표면의 온도 는 14 ℃

19 기후변화의 요인 - 천문학적 요인 1. 태양활동의 변화 : 11 년 주기, 태양에너지량의 변화가 0.07% 2. 지축의 세차운동 : 19,000~23,000 년 주기, 팽이처럼 원을 그리며 회전 ( 여름철 ) 3. 자전축 각도의 변화 : 41,000 년 주기, 21.5°~24.5° 까지 변화 4. 지구의 공전 궤도 변화 : 약 10 만년 주기, 거의 완전한 원에서 타원으로 편평화. 타원일 때 계절적 기후변화가 훨씬 크다.

20 기후변화의 요인 - 인위적요인 ( 온실기체 ) − CO 2 − N 2 O − CH 4

21 기후변화의 요인 - 인위적요인 ( 온실기체 )

22 기후변화의 요인 - 온실기체

23 북반구 남반구 기후변화의 요인 - 인위적요인 ( 온실기체 )

24 참고 : IPCC 제 4 차보고서 기후변화의 요인 - 인위적요인 ( 에어러솔 )

25  배출원 : 황산, 화석연료 유기탄소, 화석연 료 검댕, 바이오매스 연소, 질산, 미네랄 먼지 에어러솔 등  구름 알베도 효과 (Cloud albedo effect) - 인위적 에어러솔이 증가하여 야기된 복사강 제력 때문에 일정한 물 함량에서 물방울 농도 는 증가하고 물방울 크기는 감소되어 구름 알 베도가 증가하게 되는 효과. 1 차 간접효과 (first indirect effect) 혹은 투메이 효과 (Twomeyeffect) 라고도 부른다.  구름 수명 효과 (Cloud lifetime effect) - 인위적 에어러솔이 증가하여 야기된 복사강 제력 때문에 물방울 크기가 감소되어 강수 효 율이 감소하고 그로 인해 물 함량, 구름 두께, 구름의 수명이 변경되는 효과. 2 차 간접효과 (second indirect effect) 혹은 알브레히트 효과 (Albrecht effect) 라고도 부른다.  반직접 효과 - 에어러솔을 흡수함으로써 태양복사를 흡수 하는 것을 말한다. 이것은 공기를 가열시키고 지표에 비해 정적 안정도 (static stability) 를 증 가시키는 경향이 있다. 또한 구름방울의 증발 도 야기할 수 있다. 기후변화의 요인 - 인위적요인 ( 에어러솔 )

26 기후변화의 요인 - 자연 변동성  엘리뇨 - 남방진동 (ENSO, ElNino-Southern Oscillation) : 기후시스템의 대기와 해양의 상호작용에 의해 발 생. 약 2~7 년 주기로 발생. 적도 태평양에서 바람, 해수면온도 및 강수 패턴에 지대한 영향을 끼치며, 뿐만 아니라 태평양 전 지역과 지구상의 많은 다른 지역의 기후에 영향을 미치고 있다. 태평양 바람 해수면온도 강수 태평양 기후  엘리뇨 : 태평양 적도 부근의 해수면 온도가 평균보다 0.5 ℃ 이상 높은 상태가 6 개월 이상 지속되는 현상  남방진동 : 서태평양 지역의 상승기류와 동태평양 지역의 하강기류를 연결하는 무역풍을 일으켜 동서순환을 형 성. 이 때 서태평양 지역의 기압이 낮아질수록 동태평양 지역의 기압이 높아지고, 서태평양 지역의 기압이 높아지 면 동태평양 지역의 기압은 낮아지는 해면 기압간의 시소 현상

27 기후변화의 요인 - 자연 변동성 Multivariate ENSO Index(MEI)  국제종합해양기상센터 (ICOADS) : MEI 를 통해 엘리뇨 - 남방진동 현상 모니터링  MEI 를 구성하는 여섯개의 변수 1) 해수면 압력 (sea-level pressure ; P) 4) 자오선류 (meridional components of the surface wind; V) 2) 해수면 온도 (sea surface Temperature; S) 5) 위도류 (zonal components of the surface wind; U) 3) 표면공기온도 (surface air temperature; A) 6) 운량비율 (total doudiness fraction of the sky; C)

28 기후변화의 요인 - 자연 변동성 1. 북대서양 진동 (North Atlantic Oscillation; NAO) - 아이슬란드 저기압과 아조레스 (Azores) 고기압의 세기, 그리고 그 사이에서 주로 겨 울에 부는 편서풍의 척도. 폭풍 진로, 기온, 강수가 북대서양에서 유라시아 쪽으로 변 동하는 데 관련 있다. 2. 북반구 극진동 (Northern Annular Mode; NAM) - 북극의 낮은 해면기압과 강한 중위도 편서풍이 특징인 패턴의 진폭이 겨울에 변동 하는 현상. 북극 회오리와 관련 있어 성층권에 영향을 준다. 3. 남반구 극진동 (Southern Annular Mode; SAM) - 남극의 낮은 해면기압과 강한 중위도 편서풍이 특징인 기후패턴이 변동하는 것. NAM 과 비슷하지만 SAM 은 연중 내내 존재한다는 것이 다르다. 4. 태평양 - 북미 (Pacific-North American; PNA) 패턴 - 대류권의 이상 고기압과 이상 저기압이 아열대 서태평양에서 북미 동부해안 쪽으로 확장되는 대기의 대규모 변동. 5. 태평양 10 년 진동 (Pacific Decadal Oscillation; PDO) - 북태평양 SST 의 척도로, 알류산 저기압의 깊이에 대한 북태평양 지표 (North Pacific Index; NPI) 척도와 강한 상관관계가 있다. ☞ 관측된 20 세기 기후변화의 많은 것들은 이들 패턴의 변화라고 바꿔 말할 수 있다.

29 산업혁명 전 / 후의 지구환경 및 기후변화 주요 원인

30 산업혁명 전 / 후의 지구 환경 온실가스 산업혁명 전의 대기 중 농도 2005 년의 대기 중 농도 사람이 배출하는 주된 원 인 지구 온난 화 지 수 수증기 1~3% -- 이산화탄소 280ppm379ppm 화석 연료 소비, 시멘트 생산, 토지 개발 1 메탄 0.7ppm1.77ppm 화석 연료 소비, 쓰레기매립, 농사, 축산 23 산화이질소 0.27ppm0.32ppm 비료 사용, 공업 생산 296 프레온 가스류 - 0.000538 ppm (CFC-12) 전자 공학 제품 생산, 공업제 품 생산, 냉각제 사용 120~ 22,000 참고 : 뉴턴코리아, 지구온난화

31 산업혁명 전 / 후의 지구 환경  1990 년대 탄소순환 : 산업화이전 자연적 유동성 ( 검은색 ), 인위적 유동성 ( 빨간색 )  탄소이동 : 화산, 호흡, 화석연료의 연소 → 대기권으로 이동 → 식물의 광합성, 해수에 용해, 석회암 생성

32 산업혁명 전 / 후의 지구 환경

33

34

35

36 요약 1.

37